一种跨步电压和接触电压无线测绘系统的制作方法

本发明涉及电力系统电压信号测量及绘制技术领域，尤其涉及一种跨步电压和接触电压无线测绘系统。

背景技术：

目前，电力系统测量接地网跨步电压和接触电压一般至少需要两个人测量完成，其中一个人手持电压测量设备，另一个配合人员脚踩两个金属盘作为电压极，在测得一个点后需拾取金属盘进行下一个点的测量，如果需要记录测试数据还需要额外的配置人员，而一个大型变电站的接地网综合评估仅跨步电压和接触电压的测点都动辄数百个，测量过程需耗费了较多的人力资源和时间，且操作过程不够方便，后期对于大量测试数据的处理也较为复杂，绘制变电站接地网场区地表跨步电压及接触电压分布图（或者场区地表电位梯度图）较为繁琐，且数据密度不足导致分布图的绘制不够精确。

此外，目前电力系统测量接地网跨步电压和接触电压大部分仅在设备未投运时通过小的试验变压器在低电压小电流下进行，然后再折算到高电压大电流下的跨步电压和接触电压，在设备投运后一般不进行该项试验，而随着特高压直流输变电工程的相继投运，在运行中例如出现单极大地运行方式下的跨步电压和接触电压的测量也有要求进行，而在这种高电压大电流情况下有可能跨步电压和接触电压的值会超过设计值，测量具有一定的危险性，目前已有的测量方式未对该潜在的危险性做出预防措施。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种跨步电压和接触电压无线测绘系统，能够在接地网综合评估试验条件下或者直流大地回路接地运行方式下实现对接地网区域内所有跨步电压和接触电压的精确测量，在保证人身安全的前提下测量结果符合实际运行条件下的真实跨步电压和接触电压情况；

进一步的，可同步绘制出测试人员在接地网场区内的测试轨迹及每点的测试数据，避免了传统测试后数据处理的繁琐，极大提高了数据的精确度。

本发明采用的技术方案为：

一种跨步电压和接触电压无线测绘系统，包括一套可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1、一台主机15、一台显示终端22及一台用于对主机15和显示终端22供电的ups不间断电源装置20；其中可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1包括有用于包覆工作人员全身的屏蔽服本体和设置在屏蔽服上的电压极间电压测量模块2、手表式显示终端4、接触电压极6、右脚跨步电压极8、左脚跨步电压极10、无线传输发射模块12、数模转换单元13，所述的接触电压极6设置在屏蔽服上一只手套上，且通过接触电压极信号传输线5与电压极间电压测量模块2第一输入端，所述的右脚跨步电压极8和左脚跨步电压极10分别设置在屏蔽服上两只绝缘靴上，且右脚跨步电压极8和左脚跨步电压极10分别通过右脚跨步电压极信号传输线7、左脚跨步电压极信号传输线9与电压极间电压测量模块2第二输入端和第三输入端相连接，电压极间电压测量模块2的输出端通过手表式显示终端信号传输线3连接数模转换单元13的输入端，数模转换单元13的输出端分别连接无线传输发射模块12和手表式显示终端4的输入端，无线传输发射模块12的输出端连接手表式显示终端4的输入端；所述无线传输发射模块12通过无线传输接收模块14与主机15相连，所述的主机15包括数据处理单元16、图谱绘制生成单元17、usb数据插口18，数据处理单元16的输出端连接图谱绘制生成单元17的输入端，图谱绘制生成单元17的输出端与usb数据插口18相连，usb数据插口18通过数据线19与显示终端22相连接。

所述的设置在屏蔽服上的电压极间电压测量模块2通过卡扣11固定在屏蔽服上。

所述的手表式显示终端包括有gps定位模块、时钟模块、中央处理器、温湿度检测模块和显示模块，所述的gps定位模块、时钟模块和温湿度检测模块的输出端分别连接中央处理器输入端，中央处理器的输出端分别与显示模块和无线传输发射模块的输入端连接。

所述的右脚跨步电压极8的电位在电压极间电压测量模块2中运算逻辑中定义为参考电位，接触电压极6与左脚跨步电压极10都以右脚跨步电压极8的电位为参考电位进行电势差运算，进行测量跨步电压和接触电压。

所述的右脚跨步电压极8、左脚跨步电压极10分别通过绝缘垫覆盖固定在屏蔽服的左脚绝缘靴前掌部及后跟部上。

所述的接触电压极6通过绝缘垫覆盖固定在屏蔽服手套的手掌部及五指指端部。

本发明可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置是利用带电作业屏蔽服使测量模块、手表式显示终端同时兼具gps定位功能、时间、温湿度显示功能、无线传输发射模块及以绝缘靴和绝缘手套为载体的接触电极等几部分组成成套系统，通过实体动态试试计算跨步电压大小，从而显示终端用于显示绘制出的接地网场区内的测试轨迹及每点的测试数据。该系统使用简便快捷，在保证人身安全的前提下测量结果符合实际运行条件下的真实跨步电压和接触电压情况，同时可同步绘制出测试人员在接地网场区内的测试轨迹及每点的测试数据，避免了传统测试后数据处理的繁琐，极大提高了数据的精确度，具有较大的推广价值。

附图说明

图1是本发明所述用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置的结构原理图；

图2是本发明的工作原理示意图。

图中：1、用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置，2、电压极间电压测量模块，3、手表式显示终端信号传输线，4、手表式显示终端，5、接触电压极信号传输线，6、接触电压极，7、右脚跨步电压极信号传输线，8、右脚跨步电压极，9、左脚跨步电压极信号传输线，10、左脚跨步电压极，11、固定电压极间电压测量模块的卡扣，12、无线传输发射模块，13、数模转换单元，14、无线传输接收模块，15、主机，16、数据处理单元，17、图谱绘制生成单元，18、usb数据插口，19、数据线，20、ups不间断电源，21、电源线，22、显示终端。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明包括一套可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1、一台主机15、一台显示终端22及一台用于对主机15和显示终端22供电的ups不间断电源装置20；其中可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1包括有用于包覆工作人员全身的屏蔽服本体和设置在屏蔽服上的电压极间电压测量模块2、手表式显示终端4、接触电压极6、右脚跨步电压极8、左脚跨步电压极10、无线传输发射模块12、数模转换单元13，所述的接触电压极6设置在屏蔽服上一只手套上，且通过接触电压极信号传输线5与电压极间电压测量模块2第一输入端，所述的右脚跨步电压极8和左脚跨步电压极10分别设置在屏蔽服上两只绝缘靴上，且右脚跨步电压极8和左脚跨步电压极10分别通过右脚跨步电压极信号传输线7、左脚跨步电压极信号传输线9与电压极间电压测量模块2第二输入端和第三输入端相连接，电压极间电压测量模块2的输出端通过手表式显示终端信号传输线3连接数模转换单元13的输入端，数模转换单元13的输出端分别连接无线传输发射模块12和手表式显示终端4的输入端，无线传输发射模块12的输出端连接手表式显示终端4的输入端；所述无线传输发射模块12通过无线传输接收模块14与主机15相连，所述的主机15包括数据处理单元16、图谱绘制生成单元17、usb数据插口18，数据处理单元16的输出端连接图谱绘制生成单元17的输入端，图谱绘制生成单元17的输出端与usb数据插口18相连，usb数据插口18通过数据线19与显示终端22相连接。

主机15用来将接地网平面布置图或者变电站地理信息俯视图等有关接地网范围形状的信息导入至主机15，测试开始前先通过图谱绘制生成单元17在接地网平面布置图确定一个测试起始点位置相对坐标，当升压设备通过测试电流注入点为地网注入测试电流后，开始测试进行测试，此时测量点的跨步电压值、接触电压值、当前时间、gps定位经纬度、温湿度等实时信息通过主机15上的无线传输接收模块14源源不断地传入数据处理单元16，并通过数据处理单元16经过运算转换后传给图谱绘制生成单元17，图谱绘制生成单元17依据传入的实时信息通过数据线19在显示终端上22自动生成测试轨迹的变化依据起始位置的gps信息及测试过程中经纬度的相对变化在接地网平面布置图上自动生成、每个测点的实时数据记录一小段时间内的权重值等，最终形成一份基于该电力系统接地网平面布置图的测量轨迹范围内的动态实时数据分布图。该系统提供一套ups不间断电源20通过电源线21为主机及显示终端提供不间断电源，避免发生测试过程中电力中断造成的数据损失。

所述的设置在屏蔽服上的电压极间电压测量模块2通过卡扣11固定在屏蔽服上。本发明中可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1是利用带电作业屏蔽服使测量模块、手表式显示终端同时兼具gps定位功能、时间、温湿度显示功能、无线传输发射模块及以绝缘靴和绝缘手套为载体的接触电极等几部分组成成套系统，测量装置和手表式输出终端可自由拆卸，便于屏蔽服的清洁处理。

所述的手表式显示终端包括有gps定位模块、时钟模块、中央处理器、温湿度检测模块和显示模块，所述的gps定位模块、时钟模块和温湿度检测模块的输出端分别连接中央处理器输入端，中央处理器的输出端分别与显示模块和无线传输发射模块的输入端连接。

所述的右脚跨步电压极8的电位在电压极间电压测量模块2中运算逻辑中定义为参考电位，接触电压极6与左脚跨步电压极10都以右脚跨步电压极8的电位为参考电位进行电势差运算，进行测量跨步电压和接触电压。所述的右脚跨步电压极8、左脚跨步电压极10分别通过绝缘垫覆盖固定在屏蔽服的左脚绝缘靴前掌部及后跟部上。所述的接触电压极6通过绝缘垫覆盖固定在屏蔽服手套的手掌部及五指指端部。所述的右脚跨步电压极8的电位在电压极间电压测量模块2中运算逻辑中定义为参考电位，无论是接触电压极6还是左脚跨步电压极10都必须以右脚跨步电压极8的电位为参考电位进行电势差运算，分别测得跨步电压和接触电压。

所述的右脚跨步电压极8测量接触电压时应良好接触测试点金属体接地引下线，接触电压极6相对于右脚跨步电压极8的电势差即是测试点的接触电压。所述的右脚跨步电压极8测量跨步电压时，左脚跨步电压极10相对于右脚跨步电压极8的电势差即是测试点的跨步电压。所述的手表式显示终端4测量时，可在左手手腕佩戴，可同时接收电压极间电压测量模块2测量的跨步电压信号和接触电压信号并均实时显示，显示内容同时应包括测量点的当前时间、gps信息、温湿度，同时可通过数模转换单元13将电压及gps信息等模拟信号转换为数字信号后，经无线传输发射模块12发射给主机15，由主机15内部无线传输接收模块14接收数据。

如图1所示，用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1采用高度集成化布置，使测量装置与人体有机结合，符合跨步电压和接触电压的真实情况。图2为该新型的跨步电压和接触电压无线测绘系统的工作原理图。

在实际使用中，电压极间电压测量模块2上分别有和三个信号输入端口一个信号输出端口；现有的屏蔽服大多仅为全覆盖屏蔽，而本发明中接触电压极6是屏蔽服的右手手套部分，经过改装在手掌部分及五指指端部分各设置金属触点，五指指端部分金属触点与手掌部分金属触点通过软铜线短接后与接触电压极信号传输线5连接，再通过接触电压极信号传输线5接入电压极间电压测量模块2的一个信号输入端口；右脚跨步电压极8是屏蔽服的右脚绝缘靴部分，经过改装在绝缘靴前掌部分及后跟部分各设置金属触板，前掌部分金属触板及后跟部分金属触点通过软铜线短接后与右脚跨步电压极信号传输线7连接，再通过右脚跨步电压极信号传输线7接入电压极间电压测量模块2的一个信号输入端口；左脚跨步电压极10是屏蔽服的左脚绝缘靴部分，经过改装在绝缘靴前掌部分及后跟部分各设置金属触板，前掌部分金属触板及后跟部分金属触点通过软铜线短接后与左脚跨步电压极信号传输线9连接，再通过左脚跨步电压极信号传输线9接入电压极间电压测量模块2的一个信号输入端口；手表式显示终端4通过手表式显示终端信号传输线3接入电压极间电压测量模块2的信号输出端口，手表式显示终端4位于左手手腕佩戴，负责接收电压极间电压测量模块2测量的电压信号，并实时显示电压信号，显示内容包括所在测量点的跨步电压值、接触电压值、当前时间、gps定位经纬度、温湿度等，并将这些数据信息通过数模转换单元13将电压及gps信息等模拟信号转换为数字信号后，经无线传输发射模块12发射给主机15，由主机15内部无线传输接收模块14接收数据。

所述的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1测量时，如果发生跨步电压和接触电压超过地网设计要求时，用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置1中的屏蔽服可隔离高电压起到保护人体免受电击伤害的作用。

上述具体实施方式用来说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。

本发明直接通过测试人员装备可穿戴的用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置，该装置可以实现数据的无线传输，并将实时传输的数据输入中央处理器，中央处理器结合导入的接地网场区平面布置图，通过对测试人员gps定位在平面布置图上确定测试人员起始点位置，通过gps相对位置获取其测试轨迹及测试数据的实时录入，利用绘图软件同步绘制测试人员在接地网场区内的测试轨迹及每点的测试数据。该系统可以满足多种工况下的测量。效果如下：1本装置可以应用于电力系统地网综合评估测量中的跨步电压和接触电压信号测量，适用范围广，能够在接地网综合评估试验条件下或者直流大地回路接地运行方式下对接地网区域内所有跨步电压和接触电压的精确测量，现场实用性较强。2本装置测量过程中的操作及记录均可由两个人方便快速地完成，一个人负责穿戴用于测量跨步电压和接触电压的屏蔽服测量装置在接地网场区内进行徒步数据采集，另一个人负责控制电流注入点升压装置及控制主机，监测动态实时数据分布图的绘制生成情况，在电力系统地网评估尤其是大型变电站接地网评估测试中节省大量的时间和人力，灵活性和可推广性较强。

本装置在测试结束后直接可形成一份基于该电力系统接地网平面布置图的测量轨迹范围内的动态实时数据分布图，避免了后期大量数据的处理工作，不仅极大地提高了测试报告生成的工作效率，同时也极大提高了测试数据的精确度因为实时记录的数据量要远大于手工记录的数据量，生成的动态实时数据分布图直观高效，便于运维单位对被测电力系统接地网存在的潜在问题进行针对性的整改。

本装置测量过程中的操作人员完全由带电作业屏蔽服保护，在出现跨步电压或接触电压超出人体安全阈值时起到隔离高电压起到保护人体免受电击伤害的作用，安全性较强。

本装置结构简单可靠，便于维护，电压极间电压测量模块和手表式显示终端均可以方便固定也可以自由拆卸，便于屏蔽服的清洁处理，可维护性较强。